[发明专利]一种低磁性耐磨擦复合材料及其制备方法、磁悬浮列车用刹车块及磁悬浮列车刹车片

说明书

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种低磁性耐磨擦复合材料及其制备方法、磁悬浮列车用刹车块及磁悬浮列车刹车片。

背景技术

目前，磁悬浮技术不断创新，磁悬浮列车应运而生，湖南长沙2016年已经正式运营了国内第一条时速100km/h国产技术的磁悬浮列车。磁悬浮列车的制动方式有两种：电制动和机械制动，电制动的原理仍然是直线电机的原理，只是通过改变电机中的电流相序，从而改变电机转向，则所输出的力就由原来的牵引力变为了制动力；相较于高铁，磁悬浮列车采用的是无轮技术，机械制动就是利用摩擦力的原理，利用制动闸瓦押在轨道上产生摩擦阻力进行制动。磁悬浮列车的刹车片包括钢制燕尾板及铆接在燕尾板上的刹车块。磁悬浮列车对刹车块与钢轨的摩擦磨损性能的匹配性能提出了更高要求，同时由于列车运行过程中具有强磁场，对刹车块的磁性也提出了更高要求。

现有技术采用的材料摩擦系数偏低，制动距离不符合要求，导致列车运行时间间隔拉长，运行效率低下；现有的材料中摩擦组元复杂，且性能不稳定，与现有轨道材料匹配性差，容易对轨道产生损伤，导致铁路运营维护成本增高。现有材料主要为铜铁基复合材料，具有磁性，不能满足列车对刹车材料低磁性的要求。因此，确有必要研究一种低磁性耐磨擦复合材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，而提供的一种低磁性耐磨擦复合材料及其制备方法、磁悬浮列车用刹车块及磁悬浮列车刹车片。所述低磁性耐磨擦复合材料成分简单，采用其最终获得的刹车片稳定性好、摩擦系数较高、不伤轨道、制动距离符合磁悬浮列车刹车要求。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种低磁性耐磨擦复合材料，包括基体组元、摩擦组元、润滑组元，其中，所述基体组元为铜，所述润滑组元为石墨，所述摩擦组元包括如下重量份的各组分：锡1～7份、镍2～7份、钼1～7份、钨1～5份、二氧化硅5～20份、铬铁1～8份，所述低磁性耐磨擦复合材料中，摩擦组元的质量百分比为15％～30％。

采用二氧化硅、铬铁保证复合材料在低速、低载荷工作条件下的摩擦磨损性能的作用；加入钨、钼等高温难熔金属，起到稳定复合材料高速、重载荷工作条件下的摩擦磨损性能的作用；加入锡，镍主要起到合金强化作用，在保证摩擦组元的质量百分比的条件下，调整以上各材料的比例，最终获得最合适的配方，可用于制作得到具有高摩擦系数，性能稳定，低磁性的复合材料。优选的，所述摩擦组元包括如下重量份的各组分：锡1～7份、镍2～7份、钼1～7份、钨1～5份、二氧化硅5～20份、铬铁1～8份，通过控制铁元素的含量，保证该材料配方为低磁性甚至是无磁性。进一步优选的，所述摩擦组元包括如下重量份的各组分：锡2～6份、镍2～5份、钼3～5份、钨2～5份、铬铁2～8份、二氧化硅8～18份。

石墨为润滑组元，其作用主要为润滑摩擦组元的作用，如果润滑组元过多，会导致复合材料摩擦系数偏低；如果润滑组元过少，材料摩擦系数偏高。通过严谨的试验优化，调整摩擦组元与润滑组元的比例，得到的低磁性耐磨擦复合材料，上述低磁性耐磨擦复合材料，润滑组元的重量百分数为10％～20％。将所述低磁性耐磨擦复合材料制作成刹车块，并最终能制作得到具有高摩擦系数且不伤轮轨的刹车片。

所述低磁性耐磨擦复合材料的布氏硬度为20HBW～45HBW，抗剪切强度为20Mpa～28Mpa，相对回复磁导率为1Gs/Oe～1.08Gs/Oe。

为实现本发明的目的，还提供一种所述低磁性耐磨擦复合材料的制备方法，包括如下步骤：

(a)配料混料：按照配方比例称取各粉末原材料，将所述粉末原材料放入三维混料机中，混合240-360分钟，充分混合均匀，得到混合料，所述各粉末原材料包括锡粉、镍粉、钼粉、钨粉、二氧化硅粉、铬铁粉、铜粉、石墨颗粒；

(b)压制成型：将混合料装入模具中压制成型；

(c)烧结成型：将生坯与钢背板粘接好后装入烧结炉加压烧结，在烧结温度为980℃～1050℃、压力为7MPa～11MPa条件下，烧结时间200-300分钟，冷却出炉，得到所述低磁性耐磨擦复合材料。

加压烧结为调整低磁性耐磨擦复合材料摩擦磨损性能的关键过程，通过调整烧结温度，时间，压力提高复合材料的物理力学性能，同时可以稳定复合材料的摩擦磨损性能。